KR101628295B1 - 토크센서와 조향축의 결합구조 - Google Patents

토크센서와 조향축의 결합구조 Download PDF

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Abstract

토크센서와 조향축의 결합구조가 개시된다. 상기 토크센서와 조향축의 결합구조는, 토크센서에 길이방향으로 형성된 결합돌기를 조향축에 길이방향으로 형성된 결합홈에 삽입하면서, 조향축을 토크센서의 내부로 삽입하면, 토크센서에 원주방향으로 형성된 결합돌기가 조향축에 원주방향으로 형성된 결합홈에 삽입된다. 그러면, 토크센서와 조향축이 결합되므로, 결합공정이 간편하여 원가가 절감된다.

Description

토크센서와 조향축의 결합구조 {CONNECTING STRUCTURE BETWEEN TORQUE SENSOR AND STERING COLUMM}
본 발명은 토크센서와 조향축의 결합구조에 관한 것이다.
차량용 파워 스티어링 시스템은 조향 바퀴에 걸리는 마찰저항이 커서 조향 핸들을 조향하기 위한 조작력이 클 때, 조향 핸들을 원활하게 조작할 수 있도록 보조 조작력을 제공하는 시스템이다. 조향 핸들의 조향을 보조하는 보조 조작력은 조향 핸들을 조향할 때 토션바에 걸리는 토크를 센싱하여 그 크기를 결정한다.
토크센서는 조향축 및 조향 바퀴측과 각각 결합되는데, 종래의 토크센서와 조향축의 결합구조에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 토크센서와 조향축의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 상호 결합된 상부케이스(11)와 하부케이스(15)를 가지는 케이스(10)의 내부에 스테이터(21)가 설치되고, 스테이터(21)의 내부에는 링형상의 마그네트(23)가 회전가능하게 설치된다. 이때, 마그네트(23)는 홀더(25)의 외주면에 결합되어 지지된다.
마그네트(23)는 조향 핸들과 연결된 조향축(50)에 결합되어 조향축(50)과 동일하게 회전하고, 스테이터(21)는 토션바를 매체로 조향축(50)과 연결된 출력축(미도시)에 결합되어 상기 출력축과 동일하게 회전한다. 상기 출력축은 조향 바퀴측과 연결된다.
그리하여, 상기 조향 핸들에 의하여 조향축(50)이 회전하면 마그네트(23)도 조향축(50)과 동일하게 회전한다. 그리고, 상기 출력축은 조향축(50)의 회전력을 상기 토션바를 통하여 전달받아 회전하고, 이로인해 스테이터(21)도 회전한다. 그런데, 조향축(50)과 상기 출력축은 상기 토션바에 의하여 연결되어 있고, 상기 출력축은 도로와 접촉하는 조향 바퀴측과 연결되어 있으므로, 상기 토션바에는 토크가 발생하고, 이로 인해 마그네트(23)와 스테이터(21)의 회전각도는 상이하게 된다.
그러면, 마그네트(23)의 회전각도와 스테이터(21)의 회전각도 차이에 따라 마그네트(23)와 스테이터(21) 사이에 형성되는 자기장은 각각 다르므로, 센서(31)는 마그네트(23)와 스테이터(21) 사이에 형성되는 자기장을 감지하여 제어부(미도시)로 송신하고, 상기 제어부는 센서(31)로부터 수신한 값과 설정된 기준 값을 비교하여 토크를 측정한다. 그리고, 측정된 토크에 따라 차량의 조향에 필요한 보조 조작력을 결정하여 모터 등을 구동시킨다.
미설명부호 33은 스테이터(21)와 마그네트(23) 사이에 형성되는 자기장을 집중하는 컬렉터이다.
상기와 같은 종래의 토크센서와 조향축의 결합구조는 조향축(50)을 홀더(25)에 삽입하여, 코킹하거나 용접하여 홀더(25)와 조향축(50)을 결합한다. 이로인해, 조립공정이 복잡하여 원가가 상승하고 불편한 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 원가를 절감할 수 있음과 동시에 간편하게 조립할 수 있는 토크센서와 조향축의 결합구조를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 토크센서와 조향축의 결합구조는, 케이스, 상기 케이스의 내부에 설치된 스테이터, 상기 스테이터의 내부에 설치된 홀더, 상기 홀더의 외주면에 결합되어 상기 홀더와 일체로 운동하는 마그네트, 상기 스테이터와 상기 마그네트 사이의 자기장을 감지하는 센서를 가지는 토크센서; 일측은 조향 핸들측과 연결되고 타측은 상기 홀더에 연결되어 상기 홀더를 회전시키는 조향축을 포함하고,
상기 조향축의 외주면에는 원주방향 및 길이방향으로 제 1 및 제 2 결합홈이 각각 형성되고, 상기 홀더의 내주면에는 상기 제 1 및 제 2 결합홈에 삽입되는 제 1 및 제 2 결합돌기가 각각 형성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 토크센서와 조향축의 결합구조는, 토크센서에 길이방향으로 형성된 결합돌기를 조향축에 길이방향으로 형성된 결합홈에 삽입하면서, 조향축을 토크센서의 내부로 삽입하면, 토크센서에 원주방향으로 형성된 결합돌기가 조향축에 원주방향으로 형성된 결합홈에 삽입된다. 그러면, 토크센서와 조향축이 결합되므로, 결합공정이 간편하여 원가가 절감된다.
이상에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.
도 1은 종래의 토크센서와 조향축의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크센서와 조향축의 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 토크센서와 조향축의 결합구조를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크센서와 조향축의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 상호 결합된 상부케이스(111)와 하부케이스(115)를 가지며 내부에 소정 공간이 형성된 케이스(110)가 마련된다.
이하, 케이스(110) 및 다른 구성요소들의 면 및 방향을 지칭함에 있어서, 상대적으로 상측에 위치된 상부케이스(111)측을 향하는 면 및 방향을 "상면 및 상측", 상대적으로 하측에 위치된 하부케이스(115)측을 향하는 면 및 방향을 "하면 및 하측"이라 한다.
상부케이스(111)의 상면 중앙부측 및 하부케이스(115)의 하면 중앙부측에는 상호 대응되게 제 1 및 제 2 관통공(112,116)이 각각 형성된다.
하부케이스(110)의 내부에는 원통형의 홀더(120)에 지지된 링형상의 스테이터(125)가 설치된다. 홀더(120)의 하단부측은 제 2 관통공(116)을 통과하여 조향 바퀴측와 연결된 출력축(미도시)과 결합된다.
스테이터(125)의 내부에는 원통형의 홀더(130)가 회전가능하게 설치되고, 홀더(130)의 외주면에는 링형상의 마그네트(135)가 결합된다. 마그네트(135)는 스테이터(125)와 대향하며, 홀더(130)와 일체로 회전한다.
홀더(130)의 내주면에는 제 1 관통공(112)을 통과하여 조향축(200)이 결합된다. 그리고, 조향축(200)의 상단부측에는 조향 핸들이 연결되고, 하단부측은 토션바(미도시)를 매체로 상기 출력축과 연결된다.
그리하여, 상기 조향 핸들을 회전시키면 조향축(200)이 회전하면서 홀더(130) 및 마그네트(135)를 회전시킨다. 그리고, 상기 출력축은 상기 토션바를 통하여 상기 조향축(200)의 회전력을 전달받아 회전하고, 상기 출력축과 동일하게 홀더(120) 및 스테이터(125)도 회전한다.
그런데, 상기 출력축은 도로와 접촉된 조향 바퀴측과 연결되어 있으므로, 도로와 조향 바퀴의 마찰저항에 의하여 상기 토션바에는 토크가 발생한다. 상기 토션바의 토크에 의하여 마그네트(135)와 스테이터(125)의 회전각도는 상이하게 되고, 마그네트(135)의 회전각도와 스테이터(125)의 회전각도 차이에 따라 마그네트(135)와 스테이터(125) 사이에 발생되는 자기장이 다르게 된다.
회전각도에 따른 마그네트(135)와 스테이터(125) 사이에서 발생되는 자기장을 측정하여 토크를 측정하는데, 케이스(110)의 내부에는 마그네트(135)와 스테이터(125) 사이에 발생된 자기장을 감지하는 센서(140)가 설치된다.
센서(140)가 감지한 자기장의 세기를 제어부(미도시)가 수신하여, 수신한 값과 설정된 기준 값을 비교하여 토크를 측정하고, 측정된 토크에 따라 차량의 조향에 필요한 보조 조작력을 결정하여 모터 등을 구동시킨다.
그리고, 마그네트(135)와 스테이터(125) 사이에 발생된 자기장을 센서(140)가 정확하게 감지하도록 하기 위하여, 마그네트(135)와 스테이터(125) 사이에 발생된 자기장을 집중하는 금속제의 컬렉터(145)가 상부케이스(111) 및 하부케이스(115)에 결합된다.
본 실시예에 따른 토크센서와 조향축의 결합구조는 토크센서(100)와 조향축(200)을 간편하게 결합할 수 있도록 마련된다.
상세히 설명하면, 조향축(200)의 외주면 일측에는 홀더(130)의 내주면과 대응되는 형상의 돌출관(210)이 형성되고, 돌출관(210)의 원주방향 및 길이방향으로 제 1 및 제 2 결합홈(213,215)이 각각 형성된다. 그리고, 홀더(130)의 내주면에는 제 1 및 제 2 결합홈(213,215)에 삽입되는 제 1 및 제 2 결합돌기(132,133)가 각각 형성된다.
더 구체적으로는, 홀더(130)의 내주면에는 돌출관(210)의 외주면과 접촉하는 탄성을 가진 복수의 접촉편(131)이 상측으로 돌출 형성되고, 제 1 결합돌기(132)는 홀더(130)의 원주방향으로 형성되어 제 1 결합홈(213)에 삽입된다. 그리고, 제 2 결합돌기(133)는 상호 인접하는 접촉편(131)과 접촉편(131) 사이의 홀더(130) 부위에 홀더(130)의 길이방향으로 형성되어 제 2 결합홈(215)에 삽입된다.
토크센서(100)와 조향축(200)을 결합하는 방법을 설명한다.
제 2 결합돌기(133)를 제 2 결합홈(215)에 삽입하면서, 조향축(200)을 홀더(130)의 내부에 삽입한다. 그러면, 접촉편(131)이 탄성에 의하여 외측으로 벌어지고, 제 1 결합돌기(132)가 제 1 결합홈(213)에 삽입되면 접촉편(131)의 탄성에 의하여 제 1 결합돌기(132)가 제 1 결합홈(213)에 삽입된 상태를 유지한다. 제 1 결합돌기(132)와 제 1 결합홈(213)에 의하여 토크센서(100)가 조향축(200)의 길이방향으로 유동하지 못하고, 제 2 결합돌기(133)와 제 2 결합홈(215)에 의하여 토크센서(100)가 조향축(200)의 원주방향으로 유동하지 못하므로, 토크센서(100)가 조향축(200)에 결합된다. 그러므로, 토크센서(100)와 조향축(200)을 간편하게 결합할 수 있다.
제 2 결합돌기(133)과 제 2 결합홈(215)은 토크센서(100)와 조향축(200)의 결합위치를 표시해주기도 한다. 이때, 제 2 결합돌기(133)과 제 2 결합홈(215)의 폭은 반경방향 외측으로 갈수록 넓어지는 형태로 형성될 수 도 있다. 그리고, 제 2 결합돌기(133)는 접촉편(131)에 형성될 수 도 있다.
100 : 토크센서 110 : 케이스
125 : 스테이터 130 : 홀더
135 : 마그네트 200 : 조향축

Claims (8)

  1. 케이스,
    상기 케이스의 내부에 설치된 스테이터,
    상기 스테이터의 내부에 설치된 홀더,
    상기 홀더의 외주면에 결합되어 상기 홀더와 일체로 운동하는 마그네트, 및
    상기 스테이터와 상기 마그네트 사이의 자기장을 감지하는 센서를 포함하고,
    상기 홀더는 조향축의 외주면과 접촉하는 탄성을 가진 복수의 접촉편, 상기 접촉편에 배치된 제 1 결합돌기, 및 상기 복수의 접촉편 사이에 배치된 제 2 결합돌기를 포함하고,
    상기 제 1 결합돌기 및 제 2 결합돌기는 조향축의 외주면에 형성된 제 1 결합홈 및 제 2결합홈에 각각 삽입되는 역할을 수행하는 토크 센서.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 결합돌기는 상기 접촉편에 형성된 토크센서.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 결합홈 및 상기 제 2 결합돌기의 폭은 상기 조향축 및 상기 홀더의 반경방향으로 외측으로 갈수록 각각 점점 넓어지는 토크센서.
  6. 케이스, 상기 케이스의 내부에 설치된 스테이터, 상기 스테이터의 내부에 설치된 홀더, 상기 홀더의 외주면에 결합되어 상기 홀더와 일체로 운동하는 마그네트, 상기 스테이터와 상기 마그네트 사이의 자기장을 감지하는 센서를 가지는 토크센서;
    일측은 조향 핸들측과 연결되고 타측은 상기 홀더에 연결되어 상기 홀더를 회전시키는 조향축을 포함하고,
    상기 조향축의 외주면에는 원주방향 및 길이방향으로 제 1 및 제 2 결합홈이 각각 형성되고,
    상기 홀더의 내주면에는 상기 제 1 및 제 2 결합홈에 삽입되는 제 1 및 제 2 결합돌기가 각각 형성되고,
    상기 홀더에는 상기 조향축의 외주면과 접촉하는 탄성을 가진 복수의 접촉편이 돌출 형성되고, 상기 제 1 결합돌기는 상기 접촉편에 형성되고
    상기 제 2 결합돌기는 상호 인접하는 상기 접촉편 사이의 상기 홀더 부위에 형성된 토크센서와 조향축의 결합구조.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 결합돌기는 상기 접촉편에 형성된 토크센서와 조향축의 결합구조.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 결합홈 및 상기 제 2 결합돌기의 폭은 상기 조향축 및 상기 홀더의 반경방향으로 외측으로 갈수록 각각 점점 넓어지는 토크센서와 조향축의 결합구조.
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